利用信息技術改進數字電路課程教學

摘 要：隨著仿真軟件等信息技術的應用，數字電路課程抽象的邏輯關系和概念可以通過具體的形象和操作展現出來，有利于基礎弱的同學掌握基本的概念和方法，也有利于能力強的同學通過軟件操作深化理解和培養鉆研探索的精神。

關鍵詞：數字電路；仿真；分層教學

數字電路是中職電子和計算機專業重要基礎課，在教學中靈活運用仿真等信息技術手段，既可以為理解抽象概念和邏輯關系提供直觀的背景，也可以作為實際實驗的輔助工具，提高教學效果。

一、 把抽象內容在課程整合環境中展開

一些抽象的概念原理在課程整合的背景下展開，容易理解而且能夠理解得更深刻。

以數字信號的講解為例，可以選擇單片機控制的流水燈仿真電路圖作為切入點。之所以選擇這個表面上看起來似乎對初學者有難度的電路，是因為這是一個實際的應用電路，它包含了電工基礎、模擬電路以及單片機應用等方面的知識，在這個大背景下更能理解數字信號特點。學生首先對流水燈的表現效果感興趣，讓他們觀察燈的明滅與圖中電壓表讀數的變化關系，不難發現亮的燈對應的電壓接近0伏（仿真軟件自動標識為藍色），而其他不亮的對應電壓接近5伏（仿真軟件自動標識為紅色），由此入手，可以順理成章地先復習二極管和電工基礎的有關知識。然后，讓學生觀察這個電路圖，幾乎所有的點不是紅色就是藍色，測量結果都是接近5伏或者接近0伏。最后，在仿真圖上調用示波器測量發光二極管的電壓波形，數字信號的概念自然而然就出來了。

這種教法的好處在于，學生在理解抽象概念時，是在一個具體有趣的案例中，通過形象直觀的展示實現，容易理解問題的實質，即使基礎比較弱的同學也能接受。而對于勤奮好學的學生，在整合的環境中有利于知識的深化，為進一步理解較復雜的知識作好鋪墊。信息技術的應用為分層教學提供了條件。

二、 有利于抽象邏輯關系理解

一般教材是先講與或非邏輯關系概念，然后真值表，再邏輯門。這樣的教法理論性較強，但有部分學生覺得抽象而難以理解。使用仿真電路，學生可以按照先感性，后抽象的思路，通過仿真軟件完成真值表的驗證，強化信號邏輯關系的認識，得到和教材上一致的結論，形成與、或、非概念，并在此基礎上再通過仿真軟件操作，進一步理解復合邏輯門和邏輯關系的表達方法。在整個學習過程中，有大量的仿真練習。老師布置任務以后，學生可以自由發揮。在運用仿真電路幫助分析邏輯功能過程中，對于學習比較好的同學，可以大大提高他們的綜合能力。而對于基礎弱的同學，通過仿真操作，觀察各種效果，客觀上也能學到知識，達到分層教學目的。

在仿真操作時，并不需要學生在掌握理論知識以后才進行，而是讓學生帶著疑問進行操作，在操作過程中尋求問題的解決，并在操作后進行歸納深化。

三、 實驗與仿真相輔相成

如果在開始階段進行實物電路的操作，有的學生往往知識還沒有掌握好，覺得電路太復雜而做不下去。勉強進行連線，容易出錯，損壞設備，打擊自信心，影響學習效果。針對這種情況，老師可以準備好一系列由淺入深的仿真電路，讓學生先仿真再具體實驗，最后實現較復雜電路的連接。在這個過程中，學生實際上對有關的知識進行了一次很好的復習。例如在異或門實驗中，可以先對簡單與、或、非門電路進行仿真，根據仿真結果，在實際芯片中連接。然后，在仿真中對剛才簡單的與、或、非門電路進行連接。學生在仿真上連接成功后，實物連線時基本上就不會怎么錯。

對于程度好的同學，仿真電路還有利于實驗的拓展。上述實驗中，完成了基本實驗后，再進行不同邏輯門之間的相互轉換實驗，對初學者較難。為此，可借助仿真電路幫助啟發思路和檢驗其結果是否正確，最后再在具體芯片上實現。仿真實驗和真實實驗相結合，可以達到事半功倍的效果。

四、 結論

仿真電路具有靈活方便的特點。教師可以預先設計一系列典型電路，然后根據教學內容的抽象程度和學生水平，有針對性地組合搭配。每一堂課的知識點都可以建立在一個精心設計的實驗電路基礎上。學生觀察和參與電路的搭配，并在仿真電路中進行和知識點有關的操作，是一個很好的學習方法。仿真電路和真實實驗配合，還提高了實踐教學的效果。

作者簡介：

陳丁惠，廣東省廣州市信息工程職業學校。endprint